水中药物和个人护理用品 (PPCP)检测方案(液质联用仪)

智能文字提取功能测试中

Agilent Technologies 作者 Dan-Hui Dorothy YangMark A. Murphyb 和 Sue Zhang ( 安捷伦科技公司， 5301 Stevens Creek ) ( Blvd， Santa Clara， CA 95051， USA ) ( 美国环保署第8区实验室，161 9 4 West 45th Drive ， Golden ， CO 80403， USA ) 使用 Agilent 6495i三重四极杆质谱仪实现水中药物和个人护理用品 (PPCP)的高灵敏度检测 应用简报 摘要 本应用简报介绍介使用 Agilent 6495 三重四极杆质谱仪检测水中ppt 级别药物和个人护理用品的两种方法。根据所需流动相的不同分为正离子模式方法和负离子模式方法。动态多反应监测 (DMRM)可对正离子模式下具有316种 MRM 离子对的118种化合物，以及负离子模式下具有62种 MRM 离子对的22种化合物实现精密、准确的定量分析。利用高灵敏度6495三重四极杆液质联用系统简化分析流程，仅可直接进样40 uL水而无需采用固相萃取 (SPE) 进行繁琐的分析物富集流程。 前言 药物和个人护理用品含有数千种不同的化学物质，其中包括处方及非处方治疗药物、兽药、香水和化妆品等。多项研究表明我们的供水系统中存在这些物质。如果未经充分的处理，地表水中的 PPCP 最终可能进入饮用水系统中。政府机构，如EPA 和欧盟水框架等均制定了关于监测供水系统的法规34 饮用水中的 PPCP 浓度很低，通常处于 ppt或 ng/L 水平。这构成了严峻的分析挑战。采用入门级到中端三重四极杆质谱仪进行检测时，通常需要通过固相萃取(SPE) 对样品进行富集。SPE 需要大量样品，消耗大量溶剂，且操作繁琐。随着高灵敏度 Agilent6495三重四极杆质谱仪结合安捷伦喷射流离子源的出现，我们可以更高效的产生离子和引入质谱系统，从水源水到自来水，可以直接进样方式考察供水系统中低 ppt 浓度PPCP的存在形式和归宿。 6495三重四极杆系统的功能改进，包括提高母离子传输效率的新型前端离子光学元件、改善 MS/MS 谱图保真度的全新设计的弯曲锥形碰撞池，以及工作在高达 20 kV的打拿极加速电压的新型离子检测器。在系统灵敏度提高的同时简化了分析工作流程，并提高了通量。样品前处理过程包括过滤约3mL样品、向1.0mL过滤后的样品中加入内标，以及将40 pL样品进样至 LC/MS/MS 进行分析，所有分析物的报告限为 10 ppt时测定。多数分析物的检测限 (LOD)和定量下限(LLOQ) 远低于 10 ppt。 实验部分 试剂与化学品 ( 所有试剂和溶剂均为 HPLC MS级。乙腈购自 Honeywell (015 - 4)。超纯水产自配备LC-Pak Polisher 和 0.22 pm 膜式终端过滤 器(Millipak) 的 Milli-Q Integral 水纯化系统。 5M乙酸铵溶液购自 Fluka (09691-250ML)。 乙 酸购自 Al d rich (338828-25ML)。PPCP标 准品和一些内标由外部合作方提供。正离子模式方法和负离子模式方法下分析物及其内标以及 MRM 离子对分别列于表1和表2中。 ) 表1.正离子模式方法中分析物和内标的 MRM 离子对 表1.正离子模式方法中分析物和内标的MRM 离子对(续) 表1.正离子模式方法中分析物和内标的MRM 离子对(续) 表1.正离子模式方法中分析物和内标的MRM 离子对(续) 表1.正离子模式方法中分析物和内标的MRM 离子对(续) 表2.负离子模式方法中分析物和内标的 MRM 离子对 仪器 表3.用于正离子模式方法的 Agilent 1290 UHPLC 条件 Agilent 1290 Infinity 二元泵(G4220A) Agilent 1290 Infinity 标准自动进样器 (G4226A) 和样品冷却装置(G1330B) Agilent1290 Infinity 柱温箱(G1316C) 正离子模式方法和负离子模式方法所用的UHPLC 条件分别列于表3和表4 中。 自动进样器温度 值 色谱柱 安捷伦 ZORBAX Eclipse Plus C18柱，2.1×100mm， 1.8 pm (部件号 959758-902) 柱温 40 °C 进样量 40 pL 速度 抽取100 pL/min； 推出 100 pL/min 自动进样器温度 6°C 注射针清洗 5s (80%甲醇/20%水) 流动相 A)5 mM乙酸铵+0.02%乙酸的水溶液 B)乙青 流速 0.3 mL/min 梯度程序 时间 B% 0 5 0.5 5 11 100 13 100 13.1 5 停止时间 15 min 后运行时间 1 min 表4.用于负离子模式方法的 Agilent 1290 UHPLC 条件 参数 值 色谱柱 安捷伦 ZORBAX Eclipse Plus C18柱，2.1×100mm， 1.8pm(部件号 959758-902) 柱温 40 °C 进样量 40 pL 速度 抽取100pL/min； 推出 100 pL/min 自动进样器温度 6°C 注射针清洗 5 s (80%甲醇/20%水) 流动相 A) 0.005%乙酸水溶液 B)乙青 流速 0.3 mL/min 梯度程序 时间 B% 0 5 0.5 5 6 100 8 100 8.1 5 停止时间 10 min 后运行时间 1 min 质谱检测器 配备安捷伦喷射流电喷雾离子源的 Agilent6495 三重四极杆质谱仪 安捷伦喷射流离子源参数和漏斗RF 电压对分析物的高灵敏度检测非常关键。安捷伦MassHunter B.07 采集软件包括 MassHunterSource 和 iFunnel Optimizer 软件，可帮助用户以自动连续方式获得分析物的最佳条件。采用低压和高压离子漏斗RF 电压等由Optimizer 软件获得的所有最佳参数可显著提高分析物的响应°。在多种分析物应用中，参数设置通常侧重于难以检测的分析物。正离子模式方法和负离子模式方法下由Optimizer 软件优化的质谱离子源条件分别列于表5和表6中。 软件 安捷伦三重四极杆质谱仪MassHunter 数据采集软件，版本B.07.00 安捷伦 MassHunter 定性分析软件，版本 B.06.0.633.10 SP1 安捷伦 MassHunter 定量分析软件，版本 B.07.00/Build 7.0.457.0 表5.用于正离子模式方法的 Agilent 6495三重四极杆质谱仪离子源参数 参数 值 离子模式 正 干燥气温度 250 干燥气流速 16 鞘气温度 400 鞘气流速 12 雾化器压力 40 毛细管电压 3000 喷嘴电压 0 Delta EMV 200 LPF RF 60 HPF RF 160 MS1 和 MS2分辨率 单位 稀释方法 ( 分析物标准品和内标的储备溶液以乙腈配 制，其中各化合物的浓度均为 25 ppb。所 有样品中均添加了 250 ppt 恒定浓度的内标，而校准标样中则分别加入了 10 ppt、25 ppt、 50 ppt、100 ppt、 2 50 ppt、 5 00 p pt 和 1000 ppt (7个浓度水平)的内标，并以 MilliQ 纯水配制。 ) 三种未知样品中的两种由外部合作方提供。一种样品取自远离主要人为水源的偏远地区，另一种则取自城市地表水源。第三种样品为当地的饮用自来水(美国圣克拉拉市)。所有未知样品经过滤后均加入了浓度为250 ppt 的内标。 表6.用于负离子模式方法的 Agilent 6495 三重四极杆质谱仪离子源参数 参数 值 离子模式 负 干燥气温度 200 干燥气流速 12 鞘气温度 400 鞘气流速 12 雾化器压力 40 毛细管电压 3000 喷嘴电压 2000 Delta EMV 200 LPF RF 40 HPF RF 90 MS1 和MS2分辨率 单位 提高的方法性能 6495三重四极杆液质联用系统的设计改进可实现高效离子传输。图1和图2分别显示了正离子模式下118种分析物的响应以及负离子模式下22种分析物的响应，分析物浓度均为10 ppt。 结果清楚表明，无需样品富集即可检出多数浓度远低于 10 ppt 的化合物。 图 1. Agilent 6495 系统在正离子模式下的信号响应(浓度10 ppt，直接进样 40 pL) 图 2. Agilent 6495 系统在负离子模式下的信号响应(浓度 10 ppt， 直接进样 40 pL) 校准曲线 以 MilliQ 水样中加标， 从 10 ppt 到 1000 ppt的 PPCP标样做校准曲线。正离子模式下二甲双胍的校准曲线以及负离子模式下布洛芬的校准曲线示例如图3所示。校准方程采用1/x的加权因子以及包含原点的二次拟合生成。两种极性模式下所有目标分析物的相关系数(R’)均大于0.99，且多数大于 0.995，正离子模式下的喹硫平除外(R²=0.982)，因为该化合物附近存在系统干扰峰。 精密度和准确度 绘制校准曲线时，各浓度水平的标样均重复进样三次。多数情况下，精密度非常理想。少数情况下，准确度会超出 80%-120%的范围。他汀类药物、丁丙诺啡和孟鲁司特等五到六种强疏水性化合物在低浓度下的准确度将超出正常范围。这可能是由于在较低的加标浓度下，化合物在 HPLC 样品瓶表面发生了吸附。总体而言，如果在正离子模式下考察准确度时剔除五种异常化合物，则仅有2.3%的测定结果准确度超出 80%-120%的范围(在每种化合物测定21次的情况下，每两种化合物的准确度异常情况<1次)。在负离子模式下，除塞来昔布外的所有化合物均表现出优异的准确度。塞来昔布的准确度问题可能是由于在缺少相应内标的情况下，低浓度化合物在不平的 HPLC 样品瓶表面上发生了吸附。 7 6 布洛芬-7个浓度，使用了7个浓度，21个点，使用了21个点，0 QCy=4.944678E-007*x2+0.006673*x+0.022133R2=0.99826365B 54 2 1- 0 0 200 400 600 800 1.000 浓度 (pg/mL) 图3.二甲双胍 milliQ 水溶液(正离子模式)和布洛芬 milliQ水溶液(负离子模式)的校准曲线 实际样品 实验测试了三种样品。第一种样品取自当地的自来水(美国圣克拉拉市)。其他两种样品由外部合作方提供：一种取自远离主要人为水源的偏远地区，另一种则取自城市地表水源。每种样品均重复进样。如果两次运行得到的某种化合物的平均浓度高于 10 ppt，则认为该化合物的检测结果呈阳性。这些样品的阳性检测结果列于表7-10中。图4和图5分别显示了圣克拉拉市自来水和偏远地区水样的色谱图。检出每种样品中三种化合物的浓度均高于 10 ppt。 表7.利用正离子模式方法在当地饮用水中检出的化合物 名称 进样1 (ppt) 进样2(ppt) 平均浓度 (ppt) 加巴喷丁 21 20 20 二甲双胍 31 30 31 孟鲁司特 13 12 13 SCS Dwater (加巴喷丁) SCS Dwater (二甲双胍) *172.1→154.1，峰面积=38，967 130.1→60.0，峰面积=135，071 ×104 172.1-55.0， 峰面积=15，323 ×104 130.171.1，峰面积=108，990 1.1- A B 1.0- 5- 0.9- 0.8- 4- 0.7- 0.6- 3- 0.5- 0.4- 2- 0.3- 1- 0.2- 0.1- 2.52.62.72.82.93.03.1 3.2 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 图4.利用正离子模式方法在当地饮用水(加利福尼亚州圣克拉拉市)市检出的 PPCP的色色图 表8.利用正离子模式方法在偏远地区水样中检出的化合物 进样 1 (ppt) 平均浓度 (ppt) 12 21 113 表5.利用正离子模式方法在偏远地区水样中检出的 PPCP的色谱图 采用负离子模式方法时，未检出当地自来水或偏远地区水样中具有 PPCP化合物。在负离子模式下检出的城市地表水样中的化合物列于表10中。 MassHunter 定量分析软件 B.07 可提供的灵活报告 用户可利用定量分析软件 B.07中的快速PDF 报告系以以所需格式(包括得出重复结果均值、插入偏好徽标和定义样品布局等)生成结果，而无需再将结果导出 Excel 并求得重复结果的均值。可通过在样品组下对重复结果进行分组以获得重复结果均值。 该软件产品中提供不同的 PDF报告模板供您选择。表11列出了定量分析软件 B07中的所有相关模板。 名称 进样1(ppt) 进样2 (ppt) 平均浓度 (ppt) 塞来昔布 45 41 43 氯霉素 12 12 12 4-羟基双氯芬酸 41 45 43 双氯芬酸 237 292 265 呋塞米 400 387 393 吉非罗齐 309 337 323 氢氯噻嗪 503 487 495 布洛芬 140 139 139 莫达非尼酸 118 114 116 萘普生 354 347 350 苯巴比妥 55 53 54 苯妥英 126 121 123 普伐他汀 57 52 54 磺胺甲恶唑 573 582 577 三氯卡班 40 39 39 三氯生 242 268 255 表11.安捷伦 MassHunter 定量分析软件 B.07 中的 PDF报告模板列表 DIR SUBDIR 类别 PDF模板 PDF 报告 法规认证 AuditTrail.report.xml PDF 报告 环境 Env_CC_Avg.report.xml PDF 报告 环境 Env_CC_MidPoint.report.xml PDF 报告 环境 Env_CC_Previous.report.xml PDF 报告 环境 Env DualGCResults.report.xml PDF 报告 环境 EnvInitialCal.report.xml PDF 报告 环境 Env_LCSSpike.report.xml PDF 报告 环境 Env MSD.report.xml PDF报告 环境 Env0A_Check.report.xml PDF 报告 环境 Env_Results.report.xml PDF 报告 环境 Env_Results_withGraphics.report.xml PDF 报告 环境 Env TPH Validation.report.xml PDF 报告 常规 Gen ByCompound.report.xml PDF 报告 常规 Gen_BySample.report.xml PDF 报告 常规 GenBySample_withSN.report.xml PDF 报告 常规 Gen Calibration.report.xml PDF 报告 常规 Gen_Complete.report.xml PDF报告 常规 Gen_ResultsSummary.report.xml PDF报告 常规 Gen Samples.report.xml PDF 报告 专用 Pesticide Residues.report.xml PDF 报告 专用 SIMScan.report.xml PDF 报告 专用 TargetedDeconvolution.report.xml PDF 报告 未知物 未知物 all-hits.report.xml PDF 报告 未知物 未知物 best-hits.report.xml 图6显示了本研究中采用全新 PDF 报告生成系统生成的某种样品的示例报告。每种样品的结果可排列在单独页面或同一页面中。 结论 我们已经开发出快速、简单的 LC/MS/MS方法用于对水中的 PPCP 进行准确确证和定量。该方法充分利用了高灵敏度的 Agilent6495三重四极杆质谱仪。结果表明，通过直接进样方法定量分析水中的痕量污染物时能够获得低至 ppt 级的定量下限。这些全新的设计改进有助于省掉繁琐的样品富集和净化步骤，从而可以显著提高样品通量。 用户可以利用灵活的 PDF 报告系统生成高质量的报告，同时能够选择多种格式和布局。 定量分析样品报告 图6.PDF报告系统生成的某个样品的示例报告 ( 参考文献 ) ( 1. B oyd， G . R； et al. Pharmaceuticals and Personal C are Products (PPCPs) in Surface and Treated Waters of Louisiana， USA and Ontario， Canada. Science o f The Total Environment. 311(1-3)， pp 135-149 ) ( 2. S nyder， S. A； et al. Pharmaceuticals， Personal Care Products， and Endocrine Disruptors in Water： Implications for the Water Industry. Environmental Engineering Science 2003， 20(5)， pp 449-469 ) ( 3. E E PA Method 1694， Pharmaceuticals and Personal Care Products i n Water， Soil， Sediment， and Biosolids by HPLC/MS/MS：EPA-821-R-08-002，2007 ) ( 4. European Water Framework Directive 2000/60/EC； European Groundwater Directive 2006/118/EC ) 5. Ferra， l； Thurman、E. M；Zweigenbaum，J，利用配备喷射流技术的 Agilent 6460LC/MS/MS以超灵敏的 EPA 方法 1694对水中的药物和个人护理用品进行分析，安捷伦科技公司应用简报，出版号5990-4605CHCN 化合物 进样1 进样2 平均值 咖啡因 27.0 14.5 20.7 DEET 107.4 118.6 113.0 孟鲁司特 12.1 11.9 12.0 6. Cullum，N， 利用配备 iFunnel 技术的Agilent 6490 三重四极杆液质联用系统优化类固醇的检测，安捷伦科技公司应用简报，出版号5990-9978CHCN ( 7. Yang， D. D 等， Multi Residue Pesticide Screening a n d Quantitation in DifficultFood M atrixes Using the Agilent 6495Triple Quadrupole Mass Spectrometer (利用 Agilent 6495 三重四极杆质谱仪筛 查和定量分析复杂食品基质中的多种农 药残留)，安捷伦科技公司应用简报，出 版号5991-4687EN ) ( 致谢 ) 对各项工作进行了协调。感谢 Ralph Hindle就方法开发和结果评估提出见解深刻的讨论意见。 www.agilent.com/chem 本文中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 ( C安捷伦科技(中国)有限公司， 2014 ) ( 2014年12月23日，中国出版 ) 摘要本应用简报介绍了使用 Agilent 6495 三重四极杆质谱仪检测水中 ppt 级别药物和个人护理用品的两种方法。根据所需流动相的不同分为正离子模式方法和负离子模式方法。动态多反应监测 (DMRM) 可对正离子模式下具有 316 种 MRM 离子对的 118 种化合物， 以及负离子模式下具有 62 种 MRM 离子对的 22 种化合物实现精密、准确的定量分析。利用高灵敏度 6495 三重四极杆液质联用系统简化分析流程，仅可直接进样 40 µL 水而无需采用固相萃取 (SPE) 进行繁琐的分析物富集流程。前言药物和个人护理用品含有数千种不同的化学物质，其中包括处方及非处方治疗药物、兽药、香水和化妆品等。多项研究表明我们的供水系统中存在这些物质。如果未经充分的处理，地表水中的 PPCP 最终可能进入饮用水系统中。政府机构，如 EPA 和欧盟水框架等均制定了关于监测供水系统的法规。饮用水中的 PPCP 浓度很低，通常处于 ppt 或 ng/L 水平。这构成了严峻的分析挑战。采用入门级到中端三重四极杆质谱仪进行检测时，通常需要通过固相萃取 (SPE) 对样品进行富集。SPE 需要大量样品，消耗大量溶剂，且操作繁琐。随着高灵敏度 Agilent 6495 三重四极杆质谱仪结合安捷伦喷射流离子源的出现，我们可以更高效的产生离子和引入质谱系统，从水源水到自来水，可以直接进样方式考察供水系统中低 ppt 浓度 PPCP 的存在形式和归宿。6495 三重四极杆系统的功能改进，包括提高母离子传输效率的新型前端离子光学元件、改善 MS/MS 谱图保真度的全新设计的弯曲锥形碰撞池，以及工作在高达 20 kV 的打拿极加速电压的新型离子检测器。在系统灵敏度提高的同时简化了分析工作流程，并提高了通量。样品前处理过程包括过滤约 3 mL 样品、向 1.0 mL 过滤后的样品中加入内标，以及将 40 L 样品进样至 LC/MS/MS 进行分析，所有分析物的报告限为 10 ppt 时测定。多数分析物的检测限 (LOD) 和定量下限(LLOQ) 远低于 10 ppt。结论我们已经开发出快速、简单的 LC/MS/MS 方法用于对水中的 PPCP 进行准确确证和定量。该方法充分利用了高灵敏度的 Agilent 6495 三重四极杆质谱仪。结果表明，通过直接进样方法定量分析水中的痕量污染物时能够获得低至 ppt 级的定量下限。这些全新的设计改进有助于省掉繁琐的样品富集和净化步骤，从而可以显著提高样品通量。用户可以利用灵活的 PDF 报告系统生成高质量的报告，同时能够选择多种格式和布局。